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# taz.de -- Energie durch Kernfusion: Für immer ein Traum?

> Der Bau des Fusionsreaktors ITER kommt voran. Doch selbst die Befürworter
> der Technik räumen ein, dass es noch viele ungelöste Probleme gibt.

(IMG) Bild: Der Fusionsreaktor ITER im französischen Cadarache soll Atomkerne fusionieren

Es waren große Worte, mit denen Frankreichs Präsident Ende Juli den
Fusionsreaktor ITER feierte: Ein „Versprechen von Fortschritt und von
Vertrauen in die Wissenschaft“ sei das Milliardenprojekt, dessen
Zusammenbau an jenem Tag [1][offiziell begonnen hat].

Und natürlich wiederholte Emmanuel Macron die Verheißungen, die die Fusion
der Menschheit bringen soll: Die Energieerzeugung, bei der nach dem Vorbild
der Sonne Atome miteinander verschmolzen werden, werde „die Bedürfnisse der
Bevölkerungen in allen Teilen der Welt erfüllen, den Herausforderungen des
Klimawandels begegnen und die natürlichen Ressourcen schützen“, versprach
er.

Tatsächlich sind bei dem umstrittenen Fusionsreaktor nach langen
Verzögerungen derzeit einige Fortschritte zu sehen. Während von der ersten
Idee im Jahr 1985 bis zum offiziellen Baubeginn über zwanzig Jahre
vergingen und in den ersten Jahren auf der Baustelle wenig passierte, ist
derzeit viel los im südfranzösischen Cadarache: Aus aller Welt sind
gewaltige Bauteile für den künftigen Reaktor eingetroffen, nun werden sie
von einem internationalen Team mit riesigen Kränen zusammengesetzt.

## Die erste Fusion in 16 Jahren

Auch die Bundesregierung steht hinter der Technologie. Für Thomas Bareiß,
CDU-Staatssekretär im Bundeswirtschaftsministerium, ist Fusion gar „die
beste Technologie“ für „eine saubere, sichere, bezahlbare
Energieversorgung“.

Die Betreiber des Forschungsreaktors verbreiten großen Optimismus: Schon in
fünf Jahren soll in ITER erstmals Plasma erzeugt werden. So heißt der
vierte Zustand neben fest, flüssig und gasförmig, in dem sich bei
gewaltigen Temperaturen von 150 Millionen Grad die Atomstruktur auflöst:
Atomkerne und Elektronen werden voneinander getrennt. Weitere zehn Jahre
später sollen dann erste Fusionsexperimente stattfinden.

Doch bis dahin ist es noch ein weiter Weg. So weit, dass viele ExpertInnen
bezweifeln, dass jemals in größerem Stil Strom mithilfe von Fusion erzeugt
wird. „Alles, was bisher passiert ist, zeigt, dass kommerzielle
Energieproduktion aus Fusion niemals Realität wird“, meint etwa Michael
Dittmar von der ETH Zürich. „Es wird Zeit, dass die Fusionsforscher das
endlich zugeben.“ Der Teilchenphysiker hat für die Bundestagsfraktion der
Grünen die zahlreichen ungelösten Probleme bei der Fusion zusammengestellt.

Nun ist es nicht überraschend, dass die Grünen, die die Fusionsversuche
schon lange kritisch sehen, einen Gutachter gefunden haben, der ihre
Vorbehalte teilt. Erstaunlich ist aber, dass auch Wissenschaftler, die
eigentlich hinter ITER stehen, die zentralen Aussagen seiner Analyse
bestätigen.

Bisher hat sich die Kritik an ITER in Deutschland meist darauf
konzentriert, dass das Projekt immer teurer wird und immer länger dauert:
Statt im Jahr 2000, wie bei den ersten Planungen gehofft, oder 2019, wie
beim Baubeginn 2007 angekündigt, ist die Fertigstellung von ITER derzeit
für das Jahr 2025 vorgesehen, wobei weitere Verzögerungen als
wahrscheinlich gelten; die erste Fusion wird frühestens 2036 stattfinden.

Und aus den 5,5 Milliarden Euro, die zu Beginn als Gesamtkosten genannt
wurden, sind mittlerweile geschätzte 30 Milliarden Euro geworden; die
exakte Summe ist nicht bekannt, weil jedes der beteiligten Länder die
finanzielle Verantwortung für die von dort gelieferten Teile trägt. Gerade
Ende Juli hat die EU beschlossen, die ITER-Ausgaben im Zeitraum bis 2027
auf 5 Milliarden Euro nahezu zu verdoppeln; insgesamt wird sie etwa die
Hälfte der Kosten tragen.

Doch selbst so viel Zeit und Geld könnten ja gut investiert sein, wenn am
Ende wirklich die Lösung aller Energieprobleme stünde. Danach sieht es
allerdings nicht aus.

Dittmar nennt in seinem Gutachten, das der taz vorliegt, vier zentrale
Problemfelder, für die es bisher keine Lösung gibt. Um diese zu verstehen,
muss man etwas tiefer in die Prozesse einsteigen, die in einem
Fusionsreaktor ablaufen.

Im Plasma, das sich in einem donutförmigen Vakuumgefäß befindet und das von
starken Magnetfeldern zusammengehalten wird, findet die Fusionsreaktion
statt: Deuterium, ein Wasserstoff-Atom, das anders als normaler Wasserstoff
neben einem Elektron und einem Proton zusätzlich ein neutrales Teilchen,
ein Neutron, enthält, und Tritium, ein Wasserstoff-Atom mit zwei Neutronen,
verbinden sich dabei zu einem Helium-Atom und einem freien Neutron.

Diese Reaktion setzt gewaltige Hitze frei. Die soll eines Tages sowohl die
hohe Temperatur für das Plasma aufrechterhalten als auch zur Stromerzeugung
genutzt werden. Radioaktiver Abfall entsteht dabei nur in geringer Menge,
eine unkontrollierte Kettenreaktion wie in Kernkraftwerken kann es nicht
geben.

Ziel von ITER ist es, den Fusionsprozess maximal 7 bis 8 Minuten am Stück
aufrechtzuerhalten. Anschließend muss das Plasma jeweils gereinigt werden.
„Doch das ist noch mehrere Größenordnungen entfernt von den Anforderungen
eines kommerziellen Reaktors“, schreibt Dittmar. „Wie ein stabiles Plasma
in der dort erforderlichen Größe und Dauer erreicht werden soll, ist völlig
unklar.“

Umgeben ist das Plasma im sogenannten Vakuumgefäß von einer mehrschichtigen
Hülle. Und die muss viel aushalten: Die innere Wand ist gewaltigen
Temperaturen und permanentem Beschuss mit energiereichen Neutronen
ausgesetzt; diesen muss sie standhalten, ohne sie zu stark abzubremsen. „Es
gibt heute kein Material, das diesen Anforderungen auch nur nahe kommt“,
schreibt Dittmar.

Das klingt unglaublich. Doch es wird tatsächlich von offizieller Stelle
bestätigt.

Michel Claessens ist in der EU-Kommission einer der Verantwortlichen für
das ITER-Projekt. Zuvor leitete der Wissenschaftler, der in physikalischer
Chemie promoviert hat, fünf Jahre lang die Öffentlichkeitsarbeit von ITER
in Cadarache. Er sagt der taz: „Wir haben bisher keine Lösung für die
innerste Schicht des Reaktors.“

Bei ITER werde dafür Beryllium verwendet, aber für spätere Reaktoren sei
dies ungeeignet. „Es wird der Beanspruchung nicht dauerhaft standhalten“,
sagt Claessens. Und was heißt das? Man müsse eben noch intensiver an
Lösungen arbeiten, meint der EU-ITER-Experte – und noch mehr Geld ausgeben:
„Darum finanzieren die EU und Japan ein zusätzliches Forschungsprogramm, um
neue Materialien für Fusionsreaktoren zu finden.“

Ebenfalls ungelöst ist ein weiteres zentrales Problem: die Versorgung mit
Tritium, einem der zwei Ausgangsisotope der Fusion. Während Deuterium aus
Meerwasser gewonnen werden kann, kommt Tritium in der Natur praktisch nicht
vor. ITER wird ebenso wie alle bisherigen, wesentlich kleineren
Fusionsexperimente auf Tritium angewiesen sein, das beim Betrieb von
speziellen Atomkraftwerken entsteht, die Schwerwasser-Reaktoren vom Typ
Candu nutzen. Davon sind aber nur noch 28 in Betrieb, und es werden ständig
weniger. Zudem zerfällt das radioaktive Tritium mit einer Halbwertzeit von
zwölf Jahren, sodass die vorhandenen Vorräte schnell abnehmen, wenn kein
neues Tritium mehr produziert wird.

„Alle weiteren Fusionsreaktoren nach ITER müssen darum ihr eigenes Tritium
erzeugen“, schreibt Dittmar. Das kann geschehen, wenn ein Neutron im
sogenannten Breeding Blanket in der Hülle, die das Plasma umgibt, auf
Lithium trifft, wobei Tritium und Helium entstehen. Doch die Vorstellung,
dass das gelingt, basiere auf nichts anderem als auf „Hoffnungen,
Fantasien, Missverständnissen oder sogar bewussten Falschdarstellungen“,
meint Dittmar.

Dass es für weitere Versuchsreaktoren oder gar für kommerzielle
Fusionskraftwerke kein Tritium mehr gibt, bestätigen alle Wissenschaftler,
die dazu arbeiten. „Tritium-Selbstversorgung zu erreichen wird eine
unausweichliche Voraussetzung für alle künftigen Fusionsanlagen nach ITER“,
schreibt etwa Gianfranco Federici im vergangenen Jahr in einem Paper in der
IAEA-Zeitschrift Nuclear Fusion. Der Italiener leitet die Abteilung für
Kraftwerksphysik und -technologie bei Eurofusion, dem europäischen
Forschungszusammenschluss zur Fusion. Er arbeitet an Konzepten für einen
Demonstrationsfusionsreaktor, der auf ITER folgen soll. Federici bestätigt
Dittmars Aussage, dass es zur Erzeugung von Tritium in Fusionsreaktoren
bisher nur theoretische Überlegungen gibt. „Trotz seiner kritischen
Bedeutung für die Fusionsentwicklung ist noch nie ein Breeding Blanket
gebaut oder getestet worden“, schreibt er.

In ITER sind erste Tests mit solchen Blankets geplant, doch diese mussten
wegen Platzproblemen im Reaktor deutlich eingeschränkt werden. Und selbst
wenn sie erfolgreich verlaufen sollten, würden nach ITER noch „Lücken und
Risiken“ bestehen bleiben, so Federici. Auch Michel Claessens von der EU
räumt ein, dass ITER praktisch die gesamten weltweit vorhandenen
Tritiumvorräte aufbrauchen werde und die weitere Versorgung ein
„ernsthafter Engpass“ sei.

Noch deutlicher wird Mohamed Abdou. Der Nuklearphysiker an der University
of California in Los Angeles hat über vierzig Jahre zum Thema Fusion
geforscht – und zieht kurz vor seinem Ruhestand eine ernüchternde Bilanz.
In einem Resümee beim Internationalen Symposium zu Fusionstechnologie, das
im vergangenen Jahr in Budapest stattfand, erklärte er laut dem
Vortragsmanuskript [2][(hier als pdf)], dass die Fortschritte der
vergangenen Jahrzehnte „frustrierend langsam“ waren.

Es gebe „große Unsicherheiten beim Erreichen der Tritium-Selbstversorgung“,
heißt es, und die bei ITER geplanten Versuche reichten nicht aus, um diese
zu beheben. Abdou fordert: „Wir können nicht damit weitermachen, nur über
die Themen zu reden, bei denen wir wissen, wie wir sie lösen, und
kritische, für die Funktion erforderliche Probleme zu ignorieren, für die
wir keine Lösung haben.“

Anders als Fusionskritiker Dittmar wollen die Fusionsforscher die
Technologie aber noch nicht aufgeben. Für Abdou ist die Konsequenz aus dem
bisherigen Scheitern an Lösungen der entscheidenden Fragen: dass noch mehr
Geld für Fusionsforschung bereitgestellt wird. Neben privaten Investoren
setzt er dabei auch auf mehr staatliche Mittel, vor allem aus den USA. Auch
der europäische Fusionsforscher Federici fordert in seinem Paper „ein
kraftvolles Physik- und Technologie-Forschungs- und Entwicklungsprogramm
über ITER hinaus“.

Das lehnt Sylvia Kotting-Uhl entschieden ab. Der langjährigen
Bundestagsabgeordneten der Grünen und derzeitigen Vorsitzenden des
Bundestags-Umweltausschusses sind schon die bisherigen Ausgaben der EU für
ITER viel zu hoch. „Nach erfolglosen Jahrzehnten weitere 5 Milliarden Euro
in ein aussichtsloses Projekt zu pumpen zeugt von mangelndem
Zukunftsverständnis“, sagt sie der taz.

Auch die zuletzt von Macron wiederholte Vision, dass die Fusion eine Lösung
für den Klimawandel sein könne, überzeugt die Grüne nicht: „Der Kampf gegen
die Klimakrise darf nicht zum Wunschdenken an ungewisse Megaprojekte
verkommen.“ Anstatt auf ein Wunder in ferner Zukunft zu hoffen, müssten
Deutschland und die EU in bereits ausgereifte Klimaschutztechnologien
investieren, sagt Kotting-Uhl. Und selbst wenn die Fusion irgendwann doch
noch gelingen würde, käme sie für eine Lösung der Klimakrise zu spät, meint
die Abgeordnete: „Für das Erreichen der Klimaneutralität bis 2050 ist die
Kernfusion – falls sie je kommt – irrelevant.“

Tatsächlich wird gerade die Beschleunigung der Klimakrise, die stets als
Argument für die Fusion angeführt wurde, zunehmend zum Problem für die
Technik. Denn um irreversible Klimaschäden zu vermeiden, müssen die
Emissionen in den Industriestaaten schon in der Mitte des Jahrhunderts auf
null sinken. Doch dass die Fusion bis dahin irgendeinen Beitrag zur
Energieversorgung leisten kann, behaupten nicht mal die größten Optimisten.

In ihren Planungen folgen auf ITER zunächst mehrere weitere
Forschungsreaktoren (genannt „Demo“), die deutlich größer wären und, anders
als ITER, tatsächlich Strom produzieren würden. Und erst wenn diese
erfolgreich wären, könnte mit der Planung von kommerziellen Reaktoren
begonnen werden – irgendwann weit in der zweiten Hälfte des Jahrhunderts.

Und selbst wenn die zahlreichen technologischen Probleme, für die bisher
nicht mal theoretisch eine Lösung in Sicht ist, in der Praxis gemeistert
werden könnten, bleibt die Frage, ob Fusion auch wirtschaftlich
funktionieren würde.

Bei ITER, dem bisher größten und teuersten Fusionsreaktor, würde die
erzeugte Wärme lediglich in kurzen Phasen dafür genügen, eineinhalb mal so
viel Strom zu erzeugen, wie dem Reaktor für den Fusionsprozess insgesamt
zugeführt werden muss; den auf der ITER-Webseite genannten Faktor von 10
bezeichnet selbst EU-Mann Claessens in einem Buch über den Reaktor als
Irreführung. Denn dabei wird nur der Strom zum Heizen des Plasmas
berücksichtigt und dieser zudem mit der erzeugten Wärmeenergie verglichen
statt mit dem Strom, der damit produziert werden könnte.

Ein kommerzieller Reaktor, der so viel Strom erzeugen soll wie ein heutiges
Atom- oder Kohlekraftwerk, müsste um ein Vielfaches größer sein als ITER –
und würde damit, abgesehen von allen damit verbundenen technischen
Schwierigkeiten, auch wesentlich teurer.

Angesichts der Tatsache, dass selbst technisch ausgereifte konventionelle
Atomkraftwerke heute kaum noch mit der immer billiger werdenden
Stromerzeugung aus Wind und Sonne konkurrieren können und auch die
Speicherung von Strom zunehmend billiger wird, scheint es kaum vorstellbar,
wie Strom aus Großkraftwerken mit Kosten im zweistelligen Milliardenbereich
in fünfzig Jahren günstiger sein soll als solcher aus erneuerbaren Quellen.

Dass CDU-Staatssekretär Thomas Bareiß angesichts dieser Faktenlage zur
Einschätzung kommt, Fusion könne für eine „bezahlbare Energieversorgung“
sorgen, ist darum überraschend. Eine Nachfrage, was die Grundlage für diese
Aussage sei, blieb unbeantwortet. Das Wirtschaftsministerium erklärte
lediglich, obwohl die Fusionsforschung „Fortschritte gemacht“ habe, sei es
„noch nicht möglich, genau vorauszusagen, wann eine kommerzielle
Stromproduktion aus Fusion erfolgen kann“.

## Wirtschaftlichkeit unklar

Dass noch offen ist, ob Fusion jemals konkurrenzfähig wird, räumt auch
EU-Experte Claessens ein. „Die wirtschaftliche Tragfähigkeit muss erst noch
demonstriert werden“, sagt er. Doch aufhalten lassen will er sich davon
nach jahrelanger Arbeit für das Projekt nicht mehr: „Vielleicht wird es
nicht klappen. Aber wir sollten es wenigstens versuchen, denn die
potenziellen Vorteile sind enorm.“

Auch das Wirtschaftsministerium lässt sich von den offenen Fragen nicht
beeindrucken. „Kernfusion ist aus Sicht der Bundesregierung eine
energiepolitische Option über den Zeitraum 2050 hinaus“, heißt es aus dem
Haus von Minister Peter Altmaier. „Deshalb beteiligt sich Deutschland auch
an ITER.“

Michael Dittmar erinnert dieses Vorgehen an „Des Kaisers neue Kleider“, das
Märchen von Hans Christian Andersen. „Wenn alle anderen behaupten, etwas zu
sehen, traut sich keiner zu sagen, dass er nackt ist“, meint der Physiker.

22 Aug 2020

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